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植物营养与施肥基础知识
关注:7  添加时间:2014-4-17
在1640年(明朝万历年间)一个叫万海尔蒙特的人,为了探索植物生长需要什么养料,做了一个实验.他在一个陶瓷缸里装了200磅烘干的土壤,然后用雨水浇湿,并插上一根据需要和可能磅重的柳树枝条,插条后,除了必要时浇雨水或蒸馏水外,没有在陶瓷缸中加过任何东西.为了避免尘土从外落入,还在陶瓷缸上盖上一块有有小空的镀锡铁皮.经过五年的时间,柳树长大了,重量为169磅,而土壤重量只减少了2盎司(即56.8克).根据这个实验万海尔蒙特特认为柳树增加的重量都是由水单独单独供养起来的.因此他得出一个结论认为水是植物的唯一养料.在在今天来万海尔蒙特忽视了两个重要因素,也就是空气和土壤中的矿质养分(即减少了2盎司的真正原因)很多科学实验,常有这种由于忽略了某一个不易被人发觉的因素,而得出一个看起来很正确,但实际是完全错误的结论.几年后,还有研究者在水中加硝土来培养植物,发现硝能使植物产量大为增加.因此,提出硝酸盐是植物生长根本要素的假说,并认为土壤肥力和肥料的作用都应完全归功于硝酸盐.一直到十八世纪后期,当时研究植物营养的科学家一致认为,硝、水、气、火、土都在一定程度上有助于植物生长,但哪一个作用最大,则有争论。究竟植物养分的主要来源是什么?是什么东西对植物起营养作用?索秀尔提出二氧化碳、矿物质元素、空气和水是植物生长的必需元素。泰伊尔德国腐殖质营养学说的代表人物。他认为腐殖质是决定土壤肥力的主要因素。是土壤中唯一可作为植物营养的物质,而矿物质只不过起着间接的作用。他认为矿物质有加速腐殖质转变为植物吸收的养分的作用。布森高1843年他在阿尔萨斯省伯舍布隆地方创建了世界上第一个农业试验站。并采用索秀尔的实验方法,完成了许多关于植物营养的研究工作。他极力推行氮素营养学说,并发现豆科植物有利用空气中的氮素的本领,能使土壤的含氮量增加,而谷物作物只能吸收土壤中的化合态氮素,不能增加土壤的氮含量,甚至还会使土壤的含氮量明显减少。布森高的氮营养学说,对于氮素肥料在农业生产中的作用以及栽培豆科绿肥以提高产量,都起了很大的促进作用。李比希德国农业化学家提出矿物质学说、养分归还学说。是农业化学发展史上一个里程碑式的人物。他的学说至今还指导着农业生产。普良尼施尼可夫苏联农业化学家提出了生物与环境统一的观点,他把植物、土壤、肥料三者联系起来,研究它们的相互关系,并进一步用施肥的方法来调节,以提高作物产量和改善彩八下载地址品质。1860年德国植物生理学家尤冯萨克斯第一次用水培的方法培养出完全正常的植物。所谓水培法就是把已知的营养元素的化学试剂溶解在水中,然后把植物根浸在营养物质的水溶液中进行培养。用这种方法来培养植物,常常称为溶液培养或水培,而培养植物的水溶液称为营养液。水培试验的成功,使得研究植物所需营养物质的种类和数量有了可能。科学家在研究植物营养时,可对营养液中的化学成分加以控制。他们能有意识地不供给某一种化学元素,并观察植物生长是否正常。这样可以确定哪些元素是植物生长不可缺少的。1939年美国两个植物生理学家提出了鉴定必需营养元素的三个标准:一、对植物植物不供给这种元素,便完不成其生活周期(或称为生命循环)二、这各元素在植物生长中的作用,没有别的元素可以代替。三、这种营养元素对植物起直接营养作用,而不是间接改善环境的作用。除了必需营养元素以外,植物体内所含的其它元素,一般认为是非必需营养元素。但钡、钠、钴、硅、镍等元素对植物生长有良好的影响。但是可以预计,随着今后实验方法改进试剂纯化,以及测试彩8的现代化,一定还会发现有更多的化学元素为植物的必须元素。在16种必须元素之中,由于植物对它们的需求量不同,又可分为大量元素和微量元素。大量元素一般占植物干质重量的百分之几十到千分之几,它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫九种。微量元素的含量则只占干质重量的千分之几以下到十万之几。它们是铁、硼、锰、铜、锌、钼、氯七种。其中碳、氢、氧来自水和空气,而其它元素都来自土壤。只有豆科植物还可以从空气中得到一部分氮素。这就是说,土壤不仅是植物立足的场所,而且还是植物所需养分的供给者,养分供应状况往往是直接影响作物产量的重要因素,因此,提高土壤保肥和供肥能力是十分重要的。在各种营养元素之中,氮、磷、钾三种是植物需要量和收获时带走较多的营养元素,而它们通过?茬和根的形式归还给土壤的数量却不多,往往表现为土壤中有效含量较少,因此在养分供求之间不能协调,并明显地影响着作物产量的提高。为了改变这种养分不足的状况,逐步地提高作物的生产水平往往需要通过施肥加以调节,因此氮、磷、钾被称为“肥料三要素”。碳、氢、氧在植物体中含量最多,总和约占植物干重的90%以上。它们含在各种重要的有机化合物中,如碳水化合物、蛋白质、脂肪、有机酸等。光合作用的最初产物是由它们构成的。光合作用的产物??糖,是植物呼吸作用及植物体内一系列代谢作用所需能量的来源。同时也是合成其它有机有化合物的原料。氧和氮在植物体内生物生物氧化过程中也起着很重要的作用.氮是植物生长不可缺少的必须营养元素之一.它在很多方面直接或间接地影响着植物生长发育和代谢,因为它是植物体内许多重要的有机化合物的成分.它是蛋白质、核酸、叶绿素、植物酶、维生素、生物碱、的主要成分.促进细胞分裂与生长,使作物叶面积大浓绿色。缺氮时生长缓慢,植株矮小,叶片薄小,发黄;禾本科植物表现为分枝少,易早衰。过量的氮素会使细胞壁变薄且肥大,柔软多汁,易受病虫侵袭,对恶劣天气失去抗性,导致生育期延长延长贪青晚熟;对一些块茎、块根作物,只长叶子,不易结果。

  磷:促进根系发育及新生器官的形成,有利于作物体内干质的积累,谷物籽粒饱满,块茎、块根作物淀粉含量高,瓜果、疏菜糖分提高。使作物具有抗旱、抗寒特性。缺磷时,植物生长缓慢,根系发育不良,叶色紫红,上部叶片深绿发暗,分蘖少分蘖迟,生育期推迟,出现穗小、粒少、籽秕;玉米秃顶,油菜脱荚,棉花落花落蕾,成桃少,吐絮晚。过磷作物呼吸作用强烈,消耗大量糖份和能量,无效分蘖增多,叶色浓绿,叶片密厚,节间过短,植株矮小,生长受阻。因早熟而产量降低;蔬菜纤维含量高,烟草燃烧性差;能引起锌、铁、镁等元素的缺乏,加重了对作物的不利影响。

  钾:促进光合作用,适量的钾的光合速率是低钾量的2倍以上。促进植物对氮的吸收利用。增强植物的抗性如干旱、低温、含盐量、病病虫危害、倒伏等。能减轻水稻的胡麻叶斑病、稻瘟病、赤枯病、玉米的茎腐病、棉花的红叶茎枯病、烟草花叶病等危害。缺钾:叶边缘呈焦枯状。叶卷曲,褐黄色斑点、或坏死。

  钙:形成细胞壁,促进细胞分裂、根系发育、增强植物的吸收能力,并能消除某些离子的毒害作用。缺钙:幼叶卷曲,粘化烂空,根尖细胞腐烂死亡。

  镁:它是叶绿素的组成成分,许多酶的的活化剂。能促进磷的吸收。合成维生素A、C,和钙、钾、铵、氢等离子有拮抗作用。

  硫:能促进氮的吸收,对呼吸有重要作用。硫还是某些植物油的成分。缺硫时叶绿素含量低,根瘤形成少。

  铁:是叶绿素成分,对呼吸和代谢有重要作用,缺铁时上部叶子出现失绿症。

  硼:能促进碳水化合物及生长素的正常运转。促进生殖器官的正常发育,还能调节水分吸收和氧化还原过程。缺硼:生长点和维管束受损。过硼:叶形发皱叶色发白。

  锰:是多种生酶的成分和活化器剂。参与呼吸、光合、硝酸还原作用。能提高作物的含糖率和块根产量。铜:参与呼吸作用,提高叶绿素的稳定性。缺铜:生殖器官发育受阻。

  锌:对植物体内物质的水解、氧化还原及蛋白质的合成有重要作用。能提高籽粒重量,改变子实和茎杆的比率。水稻的缩苗症、玉米的白叶症都是由缺锌引起的。

  钼:促进豆科作物固氮,促进光合作用的强度,消除酸土壤中活性铝的毒害作用。缺钼时植株矮小生长受阻,叶片失绿、枯萎以致坏死。

  氯:参与光合作用,对许多植物有着相反的作用。各种营养元素的作用是同等重要不可代替的,缺一不可,否则整个生命周期不能完成。人们往往强调氮、磷、钾三要素,这仅仅是由于植物与土壤之间在供求数量上不协调,需要通过施肥措施来调节。而未被强调的那些营养元素并非不重要,不施用,现以达到必需采用施肥来调节的程度。微生物肥料正好满足作物对中微量元素的需求,使土壤达到最佳的供给水平。

  合理施肥的基本原理和依据:1、最小养分律,作物的生长和产量受最小因子的供给水平限制,产量常因该因子的供给水平的增减而出现出现浮动。2、限制因子律,在植物生长过程中影响作物生长的因子很多,不仅限于养分,把养分条件扩大为整个生态因子(光照、温度、水份、空气、养分和机械支持),作物和产量决定于这些因子,并要求它们之间有良好的配合。假如其中某一元素和其它元素的配合失去平衡,就会影响甚至完全阻碍作物生长,并最终必然会表现在产量上。3、最适因子律,植物本身适应能力是有限的,只有当各项条件处于最适状态时植物产量才能达到最高水平。4、报酬递减律,作物的经济回报不是随施肥量的增加而无限增加,到一定程度后,出现回报率愈来愈少。在生产中彩8一定要注意施肥量和回报的关系。环境对植物营养的影响看作是合理施肥的重要依据,影响肥效的因素有五个方面,即作物本身的营养特性、土壤性质、气候条件、肥料性质和农业措施。不同农作物形成100斤经济产量吸收氮、磷、钾养分的数量比例如下表所列。

 

作物

 

    

 

     

 

       

 

    

 

    玉米

 

      1

 

     018

 

     071

 

     017

 

    小麦

 

      1

 

     018

 

     056

 

     013

 

水稻

 

      1

 

022

 

12

 

024

 

大豆

 

      1

 

016

 

043

 

024

 

番茄

 

      1

 

014

 

150

 

085

 

棉花

 

      1

 

018

 

090

 

024

 

苹果

 

      1

 

014

 

120

 

064

 

  作物施肥的主要原理:根据气候条件、作物营养特性、土壤肥力、轮作制度以及栽培彩8等到方面,还要考虑经济效益和社会效益。农业的主要特点是绿色植物可以利用太阳光能,在叶绿体中将光能转变为含有高能键的化合物,主要是腺三磷(ATP),供CO⒉同化,最后形成碳水化合物以及其它物质.因此施肥施肥首先要考虑如何提高光能的利用.就是说,如何提高光合作用.

  光合作用需要C、H、O以及微量元素Fe、Zn、Cu,所形成的糖分还需要运到其它组织中,因此K、B能促进糖分的运输,有利于光合作用的继续进行。Ca能稳定类囊体膜的结构,钼是硝酸还原酶的组成成分促进氮的吸收,钾、镁有利于促进光能的利用,加强二氧化碳的同化,有利于作物产量的提高。合理施肥必须从农业生态的观点,研究营养物质在农业生产过程中的循环,特别在“食物键‘中循环,创建良性循环的过程,避免恶性循环。这样才能保证正常的农业生态系统,并以施肥等措施促进这一正常的循环。施肥与食物键氮肥有一多半未被作物吸收利用,硝态氮易于淋失,或由于反硝作用造成游离态氮和氧化氮挥发损失,硝酸盐在地下水的富集,污染水质,人、畜饮用,转入体内,可将血红蛋白转为高铁血红蛋白,降低血携带氧的功能,造成血红蛋白变性症。硝酸盐经过硝酸还原酶的作用,可转为亚硝酸盐,再与食物中所含的二级胺化合物化合,生成亚硝酸胺,亚硝酸胺是致癌物质,为害更大。山西阳城一带的食道癌高发区,证明是由于地下水硝酸盐含量高引起的。因此提高氮肥利用率不仅可以减少氮肥的损失,而且还可避免水体的污染,保护人、畜的健康。氮肥深施到还原层,,则可减少硝化作用。既可提高化肥的利用率又可减少硝酸盐的危害。化学肥料与有机肥配合施用,既可促进有机质的矿,又可延长化肥的肥效,也能提高化肥的利用率减少氮肥污染。作物营养诊断所谓“营养诊断”就是通过种种方法进行调查观察来判断作物的营养状况是处于缺乏、适当或过剩为合理施肥提供依据,以达到不断提高作物产量和收进品质的目的。作物的生产效率是受作物种类的遗传性质和环境条件??气候、土壤所支配。在一定的环境条件下,作物的生产效率主要受土壤营养元素供应状况所支配。为了获得高产必须供应数量足够而比例协调的各种营养元素。某种营养元素缺乏、过剩或元素间比例失调都会的正常代谢受到干扰,生育就被阻抑,产量就会下降。适宜临界值前面就是缺乏范围,在这一范围内,如补给所缺乏营养元素,产量将急剧上升,但作物体内该元素含量变化不大,在严重缺乏时,随着生长量的增加其含量有所下降,这是由于生长量的增加而引起所谓养分浓度的“稀释效应”所致。当含量达到临界值时,作物产量最高水平。接着在一个较大的范围内产量维持最高水平而无变化,这就是所谓的适宜范围。作物在个范围内吸收的养分继续增加,但增加养分对产量并无贡献,故称这种吸收为“奢侈吸收”。如继续吸收,养分含量超越适宜水平,就进入毒害范围。在这个范围内。营养元素含量增加,毒害加深,生长受害,产量急剧下降。从这里彩8可以得到一个概念:即“营养诊断”所要解决的问题是:如何使作物营养元素的含量达到并保持适宜,矫正缺乏和防止过量。作物缺乏任何一种营养元素时,其生理代谢就会发生障碍,从而在外形上表现出一定的症状,这就是缺素症。

  引起缺素症原因很多,常见的有以下几种。一、土壤营养元素的缺乏:土壤中营养元素不足,作物无法吸收到它必须的数量,这是引起缺素症的主要原因。当土壤中某种营养元素含量低到一定程度时引发作物缺素症时数值就是养分的临界值。如下表:

 

元素类别

 

元素

 

临界含量

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

P

 

K

 

Ca

 

Mg

 

S

 

全氮

 

全磷

 

交换钾

 

交换钙

 

交换镁

 

全硫

 

1000mg

 

30mg

 

5mg

 

28mg

 

10mg

 

20mg

 

 

 

 

 

 

 

Fe

 

Mn

 

B

 

Zn

 

Cu

 

Mo

 

pH48醋酸钠溶液

 

还原性锰

 

热水浸出

 

01mol/L盐酸浸出

 

01mol/L盐酸浸出

 

出草酸铵浸出

 

10mg

 

8mg

 

02mg~03mg

 

005~009mg

 

009~016mg

 

0012~004mg

 

  二、土壤反应不适:土壤反应强烈影响营养元素的有效性。有些元素在酸性条件下有效性高,在中性或碱性条件下有效性低。另一些元素则相反。如铁、铜、硼、锌、锰随着pH值的增高有效性则下降,钼则相反。

  三、营养成分的不平衡:作物体内的的正常代谢要求各营养元素含量保持相对的平衡,不平衡会导致代谢紊乱,出现生理障碍。一种元素的过量存在,常常抑制另一种元素的吸收利用。这就是是所谓的元素间颉颃现象。这种颉颃作用比较强烈时就会导致元素的缺乏症。生产中常见的颉颃现象有:磷??锌,磷??铁,钾??镁,氮??钾,氮??锌,氮??硼,铁??锰等。其原因较复杂,归纳起来,大致有以下几方面。1、抑制吸收:如铵与钾,存在竟争吸收,高浓度一方阻碍低浓度一方。2、阻碍运输:如磷锌、磷铁颉颃,高浓度磷的存在使铁、锌与之结合而沉积在根部。氮锌颉颃是因为氮增加蛋白质合成量形成更多的含锌蛋白,使锌滞留于根部等。3、稀释效应:原来浓度低的元素,由于生长量的显著增加而被稀释。这就是单一施氮促进其它元素缺乏的主要原因。如多种作物缺钾就是过量施氮引起的。但与此相反,元素之间还存在协合作用,如磷对镁,增施作物对镁肥的吸收增加。钾可促进铁运转等。

  四、土壤理化性质不良土壤僵韧坚实,底层有硬盘、漂白层、地下水位高等到都会限制根系的伸展,减少作物对养分的吸收,加剧或引发缺素症。高地下水位的低地,在梅雨季节地下水位上升时期作物缺钾症比较多发生,而在钙质土壤中,高的地下水位还使土壤溶液中重碳酸离子增加而影响铁的有效性从而引发或加剧缺铁症。症不合理的平整土地使土壤性质恶劣,养分贫瘠的底土上升,也常成为缺素原因。水稻的缺钾和锌渍水还原是重要原因。土壤阳离子交换量也与缺有关。

  五、不良的气候条件:气温、湿度、光照是影响养分吸收的主要因子。营养元素诊断的一般方法:形态诊断、化学诊断、施肥诊断、酶学诊断及其它诊断。彩8常用的是形态诊断。作物缺乏某种养分元素时,一般都在形态上表现出某些特有的症状,如失绿、现斑、畸形等。由于元素不同、生理功能不同、症状出现部位和形态有它的特点和规律。例如由于元素在植物体内移动性的难易有别,一些容易移动的元素如氮、磷、钾、镁等,当植物体内呈现不足时,就会从老组织移向新生组织,因此缺素症最初总是在老组织上出现;相反一些不易移动的元素如铁、硼、钙、钼等其缺乏症常出现在新组织上。又如由于生理功能不同,其形态症状也不同,铁、镁、锰、锌等直接间接与叶绿素形或光合作用有关,缺乏时一般都会出现失绿症。

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